1.4 Постановка завдань дослідження
Таким чином, вивчення експлуатаційних ушкоджень залежно від характеру несправностей дозволяє укласти, що широка номенклатура рухливих з'єднанні бракується через підвищене локальне зношування й недолік технологічних рекомендацій і матеріалів по їхньому надійному ремонту відновленню. При цьому на ремонтних підприємствах у практиці поновлення об'єктів авіаційної техніки зложилося гостре протиріччя між необхідністю наступного підвищення зносостійкості відновлюваних деталей і відсутністю як науково обґрунтованих методів її підвищення, так і рентабельної технології їх поновлення. Відзначене протиріччя може бути дозволене шляхом всебічних експериментально-теоретичних досліджень фізико-механічних процесів підвищення поверхневої міцності застосовуваних при поновленні покрити й підвищення ефективності технологій ремонту. Що щодо мети магістерської роботи, означає розробку детонаційного зносостійкого покриття на основі не дефіцитних і не дорогих компонентів в умовах тертя й зношування, з позицій структурно-енергетичної теорії.
1.5 Розробка часткових завдань дослідження
Виходячи з мети роботи були розроблені наступні часткові завдання дослідження:
• розробити методологічні основи створення детонаційно-газових зносостійких покриттів з порошкових матеріалів системи Fe-Mn.
• установити компонентний склад детонаційно-газових зносостійких покриттів системи Fe-Mn
• вивчити закономірності формування й зношування поверхневих структур детонаційно-газових покриттів системи Fe-Mn
• установити галузі практичного застосування досліджуваних покриттів при зміцненні й поновленні деталей трибо технічного призначення
Розділ 2. Об’єкти, засоби й методика досліджень
Дослідження процесів тертя й зношування матеріалів вимагає комбінації теоретичних і експериментальних підходів, сполучення сучасних фізико-хімічних методів дослідження поверхні з досягненнями методології планування й обробки експерименту.
2.1 Науково-методологічні положення вивчення процесів тертя й зношування
У трибофізичних системах закономірності виникнення й розвитку процесів зношування визначаються властивостями поверхневих шарів. Залежно від умов тертя, якісні й кількісні параметри взаємодії поверхонь можуть змінюватися в широкому діапазоні. Розробка й застосування детонаційно-газових порошкових покриттів є одним з перспективних методів у триботехнічному матеріалознавстві. Специфіка застосування детонаційно-газового напилення обумовлена певною складністю процесів формування покриттів, принциповою новизною й істотними відмінностями їх від традиційних методів нанесення зносостійких шарів. Що, у свою чергу, вносить необхідність розробки науково-методологічних основ обґрунтування, постановки й проведення комплексних досліджень. Методологічний підхід допускає необхідність розгляду показників надійності деталей, які відновляються, розробку наукових основ впливу початкового порошкового матеріалу й вхідних технологічних параметрів напилення на оптимізацію властивостей покриттів, дослідження багатостадійних процесів у зоні контактної взаємодії, елементарним актом якого є розрив міжатомних зв'язків і структурно-фазові перетворення, руйнування й регенерація фрагментів тонких плівок (поверхневих структур). Особливість методичного підходу до аналізу процесів тертя й зношування детонаційно-газових порошкових покриттів, полягає в тісній взаємодії експериментальних і теоретичних методів, із застосуванням методик комплексного дослідження. Відповідно до цих методик і поставленими завданнями дослідження здійснювався аналіз якісних змін стану й властивостей поверхонь тертя, вивчення кількісних змін, які відбуваються при зношуванні, а також обґрунтування вибору приладів і встаткування. Відносно детонаційно-газових покриттів необхідно досліджувати: зміни структури в самих тонких поверхневих шарах пар тертя; зміни хімічного складу в тонких поверхневих шарах; теплові явища при терті й зношуванні покриттів; зміни механіко-фізичних властивостей поверхневих шарів трибоматеріалів; зміни мікрогеометрії поверхонь.
Фізико-механічний рівень. На відзначеному рівні враховувалося конструктивне різноманіття контактних поверхонь тертя. При цьому оцінки якості зносостійких детонаційно-газових покриттів у з'єднанні з аналізом умов їх експлуатації стали основою для обґрунтованого вибору показників довговічності деталей з урахуванням кількісних закономірностей процесу тертя й зношування. А саме, інтенсивність зношування (Іh) - показник зносу, адгезійна міцність зчеплення (σзч) - показник впливу технологічних параметрів детонаційно-газового напилення, і мікротвердість поверхневих шарів покриттів (Ημ) - показник, який обумовлює основні властивості матеріалу покриттів. Таким чином, ураховується вплив основних показників, які характеризують опір зносу й технологічний параметри покриттів, а також матеріалознавських, які зв'язані зі структурою й властивостями матеріалів для напилення.
Rфм = F(Іh, σзч, Ημ)
Метало-фізичний рівень. При дослідженні відзначеного рівня з метою вивчення закономірностей структури й будови покриттів, пояснення взаємозв'язків технологія - структура й будова - властивості були використанні тонкі методи дослідження. Це F рентгено-електрона спектроскопія, растрова електрона мікроскопія, рентгенівський мікроаналіз, рентгено-фазовий аналіз . Знання основ і можливостей зазначених методів є принциповою умовою успішної діяльності при розробці матеріалів для напилення й аналізу отриманих результатів і, у свою чергу, дозволило визначити наступні положення. Макроскопічні властивості матеріалу покриттів характеризують дія зовнішніх впливів на них. Однак зазначені властивості визначаються внутрішніми особливостями матеріалу (зокрема , розподілом і величиною залишкових напруг (σзн), його структурою (S) і будовою (CS). При цьому під структурою будемо розуміти атомарна будова матеріалу, включаючи тип, число й розподіл дефектів кристалічних ґрат (вакансії, сторонні атоми, дислокації, границя зерен), а під будовою - кількість фаз, включаючи величину зерна, його взаємне розташування в обсязі й орієнтацію.
Rмф = F(σзн, S, CS)
Фізико технологічний рівень. Одним з методологічних напрямків у розробці порошкових матеріалів для детонаційно-газових покриттів, які мають високі триботехнічні властивості, стало створення багатокомпонентних порошкових сумішей методом термодиффузійного легування за рахунок гетерогенізації початкової сировини. Проведені дослідження [24] показали, що для легованих сталей і сплавів отриманих методом дифузійного насичення, як показник доцільніше всього використовувати гранулометричний склад порошкових матеріалів (G). Гранулометричний склад, у свою чергу, змінюється в широкому діапазоні й залежить від складу початкової шихти (Cpш), режимів дифузійного насичення (rдн) і наступної обробки порошкового матеріалу (rобр).
Rфт = F(G),
де G = f(Cpш, rдн, rобр)
Інформаційний рівень. Розвиток і ускладнення методів дослідження, умов функціонування триботехнічних систем показує, що процес створення детонаційно-газових покриттів з керованими властивостями має багато розв'язків (іноді навіть не певних), тому дослідникові необхідно враховувати якість інформації (Q): важливість (іmp), терміновість (e), ступінь суперечливості (dc). Також прийняття того або іншого розв'язку, у свою чергу, залежать від характеру досліджень (TE): ресурсного забезпечення (rp) і наукової доцільності (se).
Rі = F(Q, TE),
де Q = f(іmp, e, dc)
TE = f(rp, se)
У якості трибопокриттів для порівняння використовували покриття на основі нікелю й карбіду вольфраму. Зазначені покриття одержали широке визнання в практиці й впровадження в промисловості.
0 комментариев